Гидрометаллургия

Аффинаж урана



Первоначально, применяя осадительные технологии извлечения урана из его рудного сырья, для финишной очистки концентратов урана, как правило, диуранатов аммония – (NH₄)₄U₂O₇ и получения ядерно-чистой двуокиси урана, применяли двойную углеаммонийную очистку. Её сущность заключается в способности к высаливанию уронилтрикарбонатного комплекса – (NH₄)₄U₂O₂(CO₃)₃ в виде кристаллов при избытке в растворе карбоната-бикарбоната аммония. После первого растворения диураната аммония в растворе карбоната аммония и высаливания, кристаллы отделяются от маточного раствора и с ними – от основной массы примесей. Затем кристаллы растворяют в воде, осаждают монокарбонат уранила – UO₂CO₃, его повторно превращают в кристаллы уранилтрикарбоната аммония, повторно удаляют маточный раствор и кристаллы после просушки на вакуум-нутч фильтре прокаливают во вращающихся печах с электрическим нагревом 850-900^оС до образования двуокиси урана (NH₄)₄U₂O₂(CO₃)₃ UO₂ + NH₃ + CO₂ + H₂O
При современной сорбционной технологии извлечения урана отпадает необходимость в получении промежуточных продуктов – химических концентратов урана, поскольку проводят десорбцию урана из смолы азотной кислоты с получением азотонокислых растворов содержащих 10-20 г/л урана, которые подвергают экстракционной очистке от примесей трибутилфосфатом или синергентной смесью экстрагентов ТБФ+Д2ЭГФК.
Ниже приводится принципиальная технологическая схема с экстракционой очисткой урана (рис. 13).

Рис. 13

Процесс экстракции нитрата уранила ТБФ протекает по следующей реакции:



UO₂(NO₃)₂*6H₂O + 2(C₄H₉O)₃PO UO₂(NO₃)₂*2(C₄H₉O)₃PO + 6H₂O
UO₂(NO₃)₂*2ТБФ + 3(NH₄)₂CO₃ = (NH₄)₄[UO₂(CO₃)₃] + 2NH₄NO₃ + 2ТБФ

(NH₄)₄[UO₂(CO₃)₃] ^{850-900 °С} UO₂ + NH₃ + CO₂ + H₂O
При извлечении нитрата уранила из органического растворителя реакция протекает в обратном направлении. Отмытый экстрагент после дополнительной регенерации снова используют в последующих циклах экстракции. Качество двуокиси урана приведено ниже.

Качество двуокиси урана (10^-4, %)
С – 40	Mn – 8,0	Cu – 3,0
N – 7,0	Al – 20	K – 10
O – 16	Si – 10	Mg – 0,5
B – 0,2	Ni – 5,0	Ag – 0,5
Восст. % ≥ 93	Cr – 5,0	Mo – 1,0

В настоящее время экстракция является единственным методом получения ядерно-чистой двуокиси урана. Технология облученного ядерного горючего также базируется на экстракционных процессах.